慕慧娟

（新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊 830013）

2022年1月，國務(wù)院出臺了《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，推進數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展。我國將建立數(shù)據(jù)資源的產(chǎn)權(quán)、交易流通、跨境傳輸和安全保護等基礎(chǔ)制度和標準規(guī)范，推動數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用，積極參與數(shù)字領(lǐng)域國際規(guī)則和標準的制定。同時，新技術(shù)對計量提出相應(yīng)的需求。在復(fù)雜的信息環(huán)境下，數(shù)據(jù)在創(chuàng)建、存儲、應(yīng)用、維護、遷移、報廢的整個生命周期中的各個環(huán)節(jié)中，都會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。為了使人們對數(shù)據(jù)充滿信心，用戶需要了解數(shù)據(jù)的含義以及數(shù)據(jù)的準確性。解決這一挑戰(zhàn)將需要新的和創(chuàng)新的測量方法，數(shù)據(jù)集成技術(shù)以及能夠?qū)?shù)據(jù)準確地追溯到主要測量結(jié)果和國際公認的標準的能力；在每秒10萬單的聯(lián)盟鏈中，需要溯源到UTC具有計量特性的高精度時間戳服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)中使用的越來越多的聯(lián)網(wǎng)測量設(shè)備，數(shù)據(jù)互操作性、可驗證、可溯源性都是需要解決的關(guān)鍵問題。如何推動數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用，數(shù)據(jù)資產(chǎn)如何確認、計量，這些都是值得深入探討的問題?；谏鲜霰尘?，文章試圖探索計量大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)計量數(shù)字發(fā)展關(guān)系。

1 計量數(shù)字化助力計量大數(shù)據(jù)體系構(gòu)建

大數(shù)據(jù)體系的基本要素是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的采集主要依靠各類儀器儀表、信息系統(tǒng)或各種終端感應(yīng)器，只有真實、準確、可靠的數(shù)據(jù)才能幫助構(gòu)建能源大數(shù)據(jù)體系。而這些均有賴于計量測試的保障，若缺少標準化的計量器具、量值傳遞體系以及計量方法與標準規(guī)范等，構(gòu)建能源計量大數(shù)據(jù)體系無異于空中樓閣。

當下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為了提高效益、快速發(fā)展的重要手段，隨著我國數(shù)字經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及數(shù)字計量的提出，計量領(lǐng)域從一般實體空間拓展到網(wǎng)絡(luò)虛擬空間，計量的數(shù)字化成為了一場有關(guān)測量科學的系統(tǒng)性與全局性的變革。計量數(shù)字化是一個持續(xù)的進程，要求能夠?qū)⑽锢碛嬃渴澜缛嬗成涞綌?shù)字計量世界，利用數(shù)字世界溝通、信息共享、診斷、預(yù)測、模擬的優(yōu)勢，與物理世界形成交互和反饋，直接推動計量發(fā)展，最終實現(xiàn)數(shù)字世界中量值的統(tǒng)一與溯源以及對數(shù)據(jù)和算法的信心與信任。通過計量數(shù)字化，可以在多方面多維度幫助實現(xiàn)計量大數(shù)據(jù)體系的構(gòu)建，具體可以體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 計量數(shù)字化保證計量數(shù)據(jù)的準確統(tǒng)一

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算等技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)逐漸成為重要的生產(chǎn)因素。從“數(shù)據(jù)”到“大數(shù)據(jù)”，不單只是數(shù)據(jù)數(shù)量的積累，更重要的在于數(shù)據(jù)質(zhì)量的提升。當前環(huán)境下，數(shù)據(jù)類型繁多，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其中，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)又占到了數(shù)據(jù)總量中的大多數(shù)，加上大數(shù)據(jù)天然具有價值密度低的特征，由此產(chǎn)生的“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象嚴重，如何將繁復(fù)、雜亂的各類數(shù)據(jù)整理提煉，挖掘出大數(shù)據(jù)中的潛在價值，盤活數(shù)據(jù)存量，一直是大數(shù)據(jù)的重點，也是難點之一。

目前，原始數(shù)據(jù)的來源按照采集空間不同可以分為物理空間采集與網(wǎng)絡(luò)空間采集，物理世界的采集包括傳感器等設(shè)備直接計量收集、人工收集等方式；網(wǎng)絡(luò)空間采集包括網(wǎng)絡(luò)爬蟲、軟件接口采集、日志文件采集、數(shù)據(jù)庫共享、基于底層數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)直接采集等方式。在能源產(chǎn)業(yè)中，計量數(shù)據(jù)的獲取主要借助計算機直接采集以及人工填報的方式進行，其中，計算機采集通常由計量設(shè)備、數(shù)據(jù)集中器、用戶終端、管理服務(wù)器和管理軟件等部門構(gòu)成；人工采集則通常設(shè)立專職采集人員定期進行量值計量及匯總。無論采取哪一種采集方式，均存在準確性與統(tǒng)一性的問題。通常而言，測量的結(jié)果是具有誤差的，采取不同手段、不同技術(shù)，在不同環(huán)境條件下進行的測量結(jié)果均會產(chǎn)生區(qū)別，與待測對象的真值之間必然存在誤差，只有誤差在允許的范圍內(nèi)，測量結(jié)果才能被應(yīng)用。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，當前對計量檢定的要求越來越高，在實際生產(chǎn)活動中，對不確定度的要求越來越嚴苛。這對計量的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。

在計量的基本性質(zhì)中，統(tǒng)一性與準確性是兩條核心的性質(zhì)。統(tǒng)一性意味著計量單位制的統(tǒng)一與計量量值的統(tǒng)一，代表著在不同地區(qū)、不同生產(chǎn)部門、不同產(chǎn)業(yè)、不同國家之間的計量統(tǒng)一；準確性則是統(tǒng)一性的基礎(chǔ)，同時也是計量的核心，要保證計量單位的量值統(tǒng)一性，就必須要保證使用的計量量值的準確可靠，只有計量的準確性得到實現(xiàn)，計量的作用與價值才能有所體現(xiàn)。數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，使傳統(tǒng)的量值傳遞方式發(fā)生變革，大大增強了量值傳遞過程中的統(tǒng)一性與準確性。傳統(tǒng)計量中，量值傳遞和溯源通常為實物比對、檢定和校準，借助數(shù)字化，量值的傳遞和溯源可以轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)的比對、檢定和校準，儀器本體的傳送運輸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的快速傳遞。同時數(shù)字計量的出現(xiàn)規(guī)范了數(shù)字世界中的量值傳遞，保障了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，從而有效提高了數(shù)據(jù)的準確性與統(tǒng)一性。

1.2 計量數(shù)字化保障計量數(shù)據(jù)安全可信

隨著社會信息化和網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長，數(shù)據(jù)量從PB躍升至ZB級別，從而催生出了大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，大數(shù)據(jù)成為云計算之后的另一個信息技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)增長點。但大數(shù)據(jù)在飛速發(fā)展的同時，也面臨著許多問題，其中安全與隱私問題就是關(guān)鍵問題之一。數(shù)據(jù)在收集、存儲、處理、傳輸、應(yīng)用等過程中面臨著諸多安全風險，如數(shù)據(jù)泄露、數(shù)據(jù)造假、訪問不受控等。同樣的，在能源計量領(lǐng)域，如何保障獲取的計量數(shù)據(jù)真實可信，數(shù)據(jù)來源是否準確，數(shù)據(jù)傳輸中是否存在失真，數(shù)據(jù)加工處理過程是否可靠，數(shù)據(jù)行為是否可以審計跟蹤，這些都是能源計量大數(shù)據(jù)能否真正實現(xiàn)價值的前提條件。

在計量數(shù)字化的過程中，信任與信心是數(shù)字化良性使用的基本前提，計量要求能夠?qū)?shù)據(jù)準確追溯到主要測量結(jié)果和國際公認標準，保持數(shù)字計量結(jié)果準確一致。人們在使用數(shù)據(jù)時需要了解數(shù)據(jù)的含義以及數(shù)據(jù)的準確性，確定數(shù)據(jù)來源可靠、數(shù)據(jù)真實、準確、完整、未被篡改，并可正常使用。在計量實現(xiàn)數(shù)字化以后，比對、檢定和校準計量等活動都將在網(wǎng)絡(luò)上進行傳播實行，許多舊有的安全保障措施都會發(fā)生變化。以計量校準為例，傳統(tǒng)的計量校準以出具紙質(zhì)校準證書為最終成果證明文件，計量數(shù)字化以后，計量校準轉(zhuǎn)化為在線的、遠程的校準，校準證書也會轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字校準證書。在此過程中，通過時間戳、區(qū)塊鏈等技術(shù)完成數(shù)字校準證書的可信驗證，減少了人工參與。

由此可見，計量數(shù)字化催生的以設(shè)備數(shù)字圖譜、電子原始記錄、數(shù)字證書為基礎(chǔ)的量傳體系，借助區(qū)塊鏈等技術(shù)，可以實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的在線可靠采集，有效得提高了計量數(shù)據(jù)的安全可信度以及安全驗證效率。

1.3 計量數(shù)字化保證計量數(shù)據(jù)全生命周期的質(zhì)量可靠與可追溯

大數(shù)據(jù)是具有體量大、結(jié)構(gòu)多樣、時效性強等特征的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)源經(jīng)過分析挖掘到最終獲得價值一般需要經(jīng)過幾個環(huán)節(jié)，包括數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)存儲與管理、計算處理、數(shù)據(jù)分析和知識展現(xiàn)。從數(shù)據(jù)的全生命周期角度來講，數(shù)據(jù)依次經(jīng)歷創(chuàng)建、存儲、應(yīng)用、維護、遷移、報廢等階段，完成一次生命周期循環(huán)。在整個生命周期的各個環(huán)節(jié)中，都會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，數(shù)據(jù)質(zhì)量問題無法解決，數(shù)據(jù)的使用方就沒有辦法有效使用數(shù)據(jù)或根據(jù)數(shù)據(jù)做出置信的決策。為了解決這一挑戰(zhàn)就需要創(chuàng)新的數(shù)據(jù)集成技術(shù)以及測量方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全生命周期的質(zhì)量保證以及溯源能力。

計量的數(shù)字化簡單來講即以數(shù)字化的方式傳遞測量信任和量值統(tǒng)一，其基本要求就是在數(shù)字化的場景下也要保證計量的一致性、準確性、穩(wěn)定性以及可測試性。由于計量數(shù)字化以后，能夠觀測到的客觀現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為數(shù)字世界中的量化數(shù)據(jù)或以二進制方式表示的非量化數(shù)據(jù)，所以實質(zhì)上計量數(shù)字化需要保證的是計量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一與溯源以及對相關(guān)算法以及傳輸方式的信心與信任。為此計量數(shù)字化需要采取多項措施來確保計量數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題，如為驗證算法制定合適的數(shù)字標準、制定數(shù)字校準證書的通用語言標準、保證數(shù)字質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性等，這些都會影響到計量數(shù)據(jù)的采集與使用。因此，計量數(shù)字化可以有效提高計量數(shù)據(jù)質(zhì)量，為計量數(shù)據(jù)全生命周期的質(zhì)量可靠與可追溯提供基礎(chǔ)保障。

2 計量大數(shù)據(jù)是促進計量數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字化是從物理世界出發(fā)，通過對數(shù)字技術(shù)的深入應(yīng)用，以信息化建設(shè)為主要手段，構(gòu)建一個全聯(lián)結(jié)、全感知、全智能的數(shù)字世界，進而反過來優(yōu)化物理世界的過程，其包含對傳統(tǒng)管理模式、業(yè)務(wù)模式、商業(yè)模式的重塑與創(chuàng)新，是信息社會發(fā)展的必然要求。數(shù)據(jù)作為將物理世界信息全面映射到數(shù)字世界的表現(xiàn)，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動要素，數(shù)據(jù)不斷積累產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)發(fā)揮應(yīng)用價值的核心技術(shù)之一，也是促進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)。通過挖掘大數(shù)據(jù)的價值，可以在多個層面有效地提升生產(chǎn)、管理與服務(wù)效率，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。同樣，在計量領(lǐng)域，計量活動大數(shù)據(jù)化后會形成計量大數(shù)據(jù)，也是推進計量數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)。計量大數(shù)據(jù)在計量數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中可以起到多方面的作用，具體可以體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）計量大數(shù)據(jù)為計量數(shù)字化發(fā)展提供升維視角。數(shù)據(jù)是對事物進行觀察的結(jié)果，是對客觀事物的邏輯歸納。通過某一視角觀察事物，從這一視角出發(fā)就會獲得一個維度的數(shù)據(jù)，而對于復(fù)雜的事物，可以采用多個角度進行觀察，從而獲得多個維度的數(shù)據(jù)，通過分析觀察獲得的數(shù)據(jù)從而提升對事物的認知。計量行業(yè)目前已經(jīng)形成了大量的計量數(shù)據(jù)，包括各類標準參考數(shù)據(jù)、計量設(shè)備數(shù)據(jù)、計量基標準數(shù)據(jù)、計量科研數(shù)據(jù)等。但數(shù)據(jù)量的單一疊加，仍然屬于數(shù)據(jù)聚合的范疇，數(shù)據(jù)聚合強調(diào)在同一維度上豐富數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)價值的提升是線性的，要想挖掘數(shù)據(jù)背后更深層次的價值，往往需要從升維的視角進行數(shù)據(jù)整合處理。數(shù)據(jù)升維要求在將舊有的不同維度整合起來的基礎(chǔ)上尋找新的視角，隨著分析工具、分析模型與技術(shù)手段的不斷提升，計量大數(shù)據(jù)必然會逐步將更多維度的計量數(shù)據(jù)納入自身的大數(shù)據(jù)體系內(nèi)，從而為計量行業(yè)數(shù)字化發(fā)展提供升維的視角，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)價值的增值。

（2）計量大數(shù)據(jù)為計量數(shù)字化服務(wù)提供技術(shù)基礎(chǔ)。計量數(shù)字化要求計量活動從離線計量向在線計量轉(zhuǎn)變，從單參數(shù)計量向綜合參數(shù)計量轉(zhuǎn)變，從單一計量器具計量向產(chǎn)品終端計量轉(zhuǎn)變，從事后計量向產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、報廢全生命周期計量轉(zhuǎn)變。而要實現(xiàn)遠程的、在線的計量，必然離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持。

遠程計量是指在遠離待計量或待校準計量器具或系統(tǒng)的情況下，能夠通過物聯(lián)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)計量或校準目的的一種計量服務(wù)。遠程計量在計量過程中需要實時采集計量器具或系統(tǒng)上的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的處理和分析，依據(jù)相應(yīng)的計量標準，實現(xiàn)對計量器具或系統(tǒng)的實時監(jiān)測，并能夠及時報告異常情況。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，遠程計量可用于對單組或多組儀表和電磁環(huán)境設(shè)備進行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，并提供遠程計量服務(wù)。

在線計量則是指在計量或校準現(xiàn)場對不可拆卸的或者拆卸成本較高的計量器具基于生產(chǎn)線環(huán)境所進行的計量或校準服務(wù)。在線計量可以實時采集能夠表征計量器具正常運轉(zhuǎn)的相關(guān)參數(shù)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來計量與分析各個參數(shù)數(shù)據(jù)的情況，進而實現(xiàn)對計量器具的計量和校準。在線計量可以用于計量生產(chǎn)線上的不可拆卸的儀器或系統(tǒng)，如牛奶無菌塑封生產(chǎn)線，智能汽車加工生產(chǎn)線等。

（3）計量大數(shù)據(jù)為計量行業(yè)從數(shù)字化向智能化邁進做好準備。智能化作為數(shù)字化的自然延伸，是數(shù)字化發(fā)展的高級階段，其核心在于讓機器代替人進行決策，依賴于人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。大數(shù)據(jù)實際上就是人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)，在人工智能發(fā)展過程中，大數(shù)據(jù)起到了極為重要的作用。從數(shù)字化向智能化發(fā)展的核心邏輯來講，就是數(shù)據(jù)統(tǒng)計到機器學習、感知智能到認知智能的發(fā)展，想要實現(xiàn)感知智能到認知智能，數(shù)字化向智能化的躍進，數(shù)字化場景的重建必然是基礎(chǔ)之一。

計量數(shù)字化要求將物理世界的傳統(tǒng)計量場景在數(shù)字世界進行數(shù)字化場景重建，實現(xiàn)計量標準裝置、校準檢定計量操作、校準證書與測試報告、計量規(guī)范規(guī)程的數(shù)字化。一方面，其需要從多維度進行對象的數(shù)據(jù)刻畫，另一方面是基于模型對象的重建。大數(shù)據(jù)不斷提供更多維度的數(shù)據(jù)支持，不斷進行模型的迭代重建，從而實現(xiàn)對對象的認知跨越。數(shù)字孿生技術(shù)就可以簡單地看為數(shù)字場景重建的雛形。因此計量大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，有助于計量數(shù)據(jù)維度的積累，方便構(gòu)建計量數(shù)據(jù)閉環(huán)，為智能技術(shù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)驅(qū)動訓(xùn)練，為計量行業(yè)從數(shù)字化向智能化邁進打下基礎(chǔ)。

3 總結(jié)

隨著我國數(shù)字經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及數(shù)字計量的提出，計量領(lǐng)域從一般實體空間拓展到網(wǎng)絡(luò)虛擬空間，計量的數(shù)字化成為了一場有關(guān)測量科學的系統(tǒng)性與全局性的變革。計量數(shù)字化是一個持續(xù)進程，要求能夠?qū)⑽锢碛嬃渴澜缛嬗成涞綌?shù)字計量世界，利用數(shù)字世界溝通、信息共享、診斷、預(yù)測、模擬的優(yōu)勢，與物理世界形成交互和反饋，直接推動計量的發(fā)展，最終實現(xiàn)數(shù)字世界中量值的統(tǒng)一與溯源以及對數(shù)據(jù)和算法的信心與信任。